用于燃料电池车的启动限制装置和方法.pdf

本发明提供用于燃料电池车的启动限制方法。具体地，将传感器用于确定燃料电池车的氢入口门是否被打开。当氢入口门被打开时，停止运行燃料电池车。测量燃料电池车的储氢罐的压力，并且作为响应，当燃料电池车的储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围时，如果燃料电池车还没有因为燃料电池车的氢入口门被打开而停止运行时，停止运行燃料电池车。

1.  一种用于燃料电池车的启动限制方法，包括以下步骤：
感测所述燃料电池车的氢入口门是否被打开；
当所述氢入口门被打开时停止运行所述燃料电池车；
测量所述燃料电池车的储氢罐的压力；以及
当所述燃料电池车的所述储氢罐的压力的增加超过压力变化范围时，如果所述燃料电池车还没有因为所述燃料电池车的所述氢入口门被打开而停止运行，则停止运行所述燃料电池车。

2.  根据权利要求1所述的启动限制方法，还包括以下步骤：
测量所述燃料电池车的所述储氢罐的温度；以及
当所述燃料电池车的所述储氢罐的温度的增加超过温度变化范围时，如果所述燃料电池车还没有因为所述燃料电池车的所述氢入口门被打开或所述燃料电池车的所述储氢罐的压力的增加超过压力变化范围而停止运行，则停止运行所述燃料电池车。

3.  一种用于燃料电池车的启动限制方法，包括以下步骤：
感测所述燃料电池车的氢入口门是否被打开；
当所述氢入口门被打开时停止运行所述燃料电池车；
测量所述燃料电池车的储氢罐的温度；以及
当所述燃料电池车的所述储氢罐的温度的增加超过预先确定的温度变化范围时，如果所述燃料电池车还没有因为所述燃料电池车的所述氢入口门被打开而停止运行，则停止运行所述燃料电池车。

4.  根据权利要求3所述的启动限制方法，还包括以下步骤：
测量所述燃料电池车的所述储氢罐的压力；以及
当所述燃料电池车的所述储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围时，如果所述燃料电池车还没有因为所述燃料电池车的所述氢入口门被打开或所述燃料电池车的所述储氢罐的温度的增加超过温度变化范围而停止运行，则停止运行所述燃料电池车。

5.  根据权利要求1所述的启动限制方法，其中当所述燃料入口门被打开时所述燃料电池车的停止运行包括在所述燃料电池车的仪表板上显示所述氢入口门被打开，并停止运行所述燃料电池车。

6.  根据权利要求1所述的启动限制方法，其中当所述燃料电池车的所述储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围时所述燃料电池车的停止运行包括在所述燃料电池车的仪表板上显示所述氢入口门被打开，并停止运行所述燃料电池车。

7.  一种用于燃料电池车的启动限制装置，包含：
门打开传感器，其配置成感测所述燃料电池车的氢入口门是否被打开；
压力测量单元，其配置成测量所述燃料电池车的储氢罐的压力；
温度测量单元，其配置成测量所述燃料电池车的所述储氢罐的温度变化；以及
控制器，其配置成接收来自所述门打开传感器的门打开感测信号、来自所述压力测量单元的压力值以及来自所述温度测量单元的温度值，以确定是否停止运行所述燃料电池车。

8.  根据权利要求7所述的启动限制装置，其中所述控制器在所述控制器接收到来自所述门打开传感器并且指示所述氢入口门被打开的门打开感测信号时、或在即使没有来自所述门打开传感器的门打开感测信号的输入但来自所述压力测量单元的压力值的增加超过预先确定的压力变化范围时、或在即使没有来自所述门打开传感器的门打开感测信号的输入但来自所述温度测量单元的温度值的增加超过预先确定的温度变化范围时，使所述燃料电池车停止运行。

用于燃料电池车的启动限制装置和方法
技术领域
本公开涉及用于燃料电池车的启动限制装置和方法。更具体地，本公开涉及用于燃料电池车的启动限制装置和方法，其通过感测氢燃料是否被注入车辆中来限制启动，即使在用于感测燃料电池车的氢燃料入口门的打开的传感器中出现故障时。
背景技术
一般来讲，燃料电池车使用氢作为燃料。相比于其他碳烃燃料，氢具有较高的单位质量能量密度以及较高的单位质量热值，但具有非常小的密度，因此单位体积的能量密度非常小。
因此，为使氢利用效率最大化，将氢燃料压缩并存储在约700巴的高压储氢罐中。然而，氢气具有气体中最大的热导率、快速扩散性和较低的点火能量，因此储罐中的氢的点火能够容易地发生。因此，当存储氢时，需要注意存储效率和安全性。
具体地，当车辆在氢的装入期间启动或操作时，氢放电。在这种情况下，由于氢的可燃性高，可能发生爆炸。为防止这种危险，欧洲汽车条例(406/2010/EC)规定必须防止燃料电池车在氢的装入期间启动，并且还规定燃料电池车必须配置成，当在车辆运行或试图发动时试图进行充入，则自动关闭或停止装料。
例如，检测车辆何时进行氢的再装入的一个方式是提供附接至燃料入口门以监控是否在执行装入的传感器。然而，当仅使用设置在燃料入口门上的传感器并且门传感器发生故障时，装料状态无法识别，因此不能有效地防止燃料电池车的启动。
在该背景技术部分公开的上述信息仅仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此其可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供用于燃料电池车的启动限制装置和方法，其通过使用除设置在氢燃料入口门上的门传感器外的压力传感器和温度传感器来识别装料状态，从而即使在门传感器发生故障时也可以限制启动。
在一个方面，本公开提供用于燃料电池车的启动限制方法，包括：感测燃料电池车的氢入口门是否被打开；当氢入口门被打开时停止运行燃料电池车；测量燃料电池车的储氢罐的压力；以及响应于测量超过燃料电池车储氢罐中预先确定的压力变化范围的压力的增加，如果车辆还没有因为燃料电池车的氢入口门被打开而停止运行，则停止运行燃料电池车。
在示例性实施方式中，当燃料电池车的储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围而停止运行燃料电池车之后，方法还可以包括：测量燃料电池车的储氢罐的温度；以及响应于测量超过燃料电池车的储氢罐中预先确定的温度变化范围的温度的增加，如果车辆还没有因为燃料电池车的氢入口门被打开或压力超过预先确定的压力变化而停止运行时，则停止运行燃料电池辆。
在另一方面，本公开提供用于燃料电池车的启动限制方法，包括：感测燃料电池车的氢入口门是否被打开；当氢入口门被打开时停止运行燃料电池车；测量燃料电池车的储氢罐的温度；以及当燃料电池车的储氢罐的温度的增加超过预先确定的温度变化范围并且燃料电池车还没有因为氢入口门被打开而停止运行时，停止运行燃料电池车。
在示例性实施方式中，在燃料电池车的储氢罐的温度的增加超过预先确定的温度变化范围而停止运行燃料电池车之后，方法还可以包括：测量燃料电池车的储氢罐的压力；以及当燃料电池车的储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围并且燃料电池车还没有因为氢入口门被打开或温度超过预先确定的温度变化而停止运行时，停止运行燃料电池车。
在另一个示例性实施方式中，当氢入口门被打开时燃料电池车的停止运行可以包括在停止运行燃料电池车之前在燃料电池车的仪表板上显示氢入口门被打开。
在另一个示例性实施方式中，当燃料电池车的储氢罐的压力的增加超过预先确定的压力变化范围时燃料电池车的停止运行可以包括在 停止运行燃料电池车之前在燃料电池车的仪表板上显示氢入口门被打开。
在另一方面，本公开提供用于燃料电池车的启动限制装置，包括：门打开传感器，其配置成感测燃料电池车的氢入口门是否被打开；压力测量单元，其配置成测量燃料电池车的储氢罐的压力；温度测量单元，其配置成测量燃料电池车的储氢罐的温度变化；以及控制器，其配置成接收来自门打开传感器的门打开感测信号、来自压力测量单元的压力值以及来自温度测量单元的温度值，以确定是否停止运行燃料电池车。
在示例性实施方式中，控制器可以使得当控制器接收到来自门打开传感器的指示氢入口门被打开的门打开感测信号时，或即使没有来自门打开传感器的门打开感测信号的输入而当来自压力测量单元的压力值的增加超过预先确定的压力变化范围时，或即使没有来自门打开传感器的门打开感测信号的输入而当来自温度测量单元的温度值的增加超过预先确定的温度变化范围时，使燃料电池车停止运行。
本发明的其他方面和示例性实施方式在下文论述。
附图说明
现在将参考在附图中图示的某些示例性实施方式对本公开的以上和其他特征进行详细说明，这些实施方式仅以示例说明的方式在下文给出，因此不是对本发明的限制，其中：
图1是示出当仅有门传感器设置在燃料电池车上并且该门传感器有故障时燃料电池车的启动的视图；
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法的概念的视图；
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法的流程图；
图4是示出根据本公开的示例性实施方式的在用于燃料电池车的启动限制方法中通过仪表板显示的燃料电池车辆的状态的视图；以及
图5是示出根据本公开的示例性实施方式的在用于燃料电池车的启动限制方法中通过仪表板显示的燃料电池车的另一状态的视图。
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种示例性特征的一定程度的简化表示。本文公开的本公开的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
在下文中将对本公开的各个实施方式做出详细的参考，实施方式的示例在附图中示出并且在下文描述。虽然本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解，当前的说明并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，还涵盖各种替代、修改、等同物和其他实施方式，这些可以包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。
本发明的上述和其他特征在下文论述。
在下文中，将参考附图对本公开的示例性实施方式进行详细地描述，以使得本领域技术人员能够容易地实施本公开。
由于本公开可以更改成多种类型，示例性实施方式将在附图中示出并且在本公开中详述。然而，本公开不限于具体公开类型，但应当被理解为包括本公开的范围和技术范围所涉及的所有修改、等同物、替代物。
图1是示出当仅有门传感器设置在燃料电池车上并且该门传感器有故障时的燃料电池车的启动的视图。燃料电池车辆的门传感器可以利用霍尔传感器或接触式传感器来感测车辆在燃料门打开时被装料。 原则上讲，当燃料电池车的氢入口门打开时，防止车辆启动。
然而，当安装在氢入口门上的门传感器由于例如外部打击而发生故障时，燃料电池车可能无法感测到氢入口门实际上被打开。在这种情况下，当燃料电池车启动时，可能发生严重的爆炸。
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法的概念的视图。根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法可以利用除附接到氢入口门的门传感器之外的温度传感器和压力传感器。
如此，即使门传感器由于外部打击而发生故障，当储氢罐的压力和温度迅速增加时，可以确定氢正被注入到当前车辆的储氢罐中，因此需要限制或防止车辆启动。
例如，在根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法中，即使门传感器发生故障，当储氢罐的内部压力超过预先确定的压力范围以预先确定的时间时，控制器可以确定氢正被装入。预先确定的压力或预先确定的时间可以适当地选择以使得基于充氢站的已知压力增加速率来示出氢正被装入到车辆中。例如，压力可以为约20巴，并且时间可以为约2秒(即，在至少2秒的过程中为10巴/秒)从而指示车辆正被装入氢。
另外，用于燃料电池车的启动限制方法还可以利用能够测量储氢罐的内部温度的温度传感器。如此，即使当压力传感器和门传感器均发生故障时，仍可以防止燃料电池车启动。
例如，当预先确定的时间的温度增加超过预先确定的温度变化时，可以据此确定燃料电池车正被装入氢。预先确定的时间和预先确定的温度上升的值可以适当地选择以便感测氢正被装入。例如，当储氢罐的内部温度在约2秒内上升约30℃或更多(即，在至少2秒的过程中为15℃/秒)，可以确定氢正被装入。
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法的流程图。根据本公开的示例性实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法可以包括检查燃料门的传感器是否发生故障的进程(S3-1)。在该进程中，当燃料门传感器正常操作时，可以执行感测氢入口门的打开或闭合的进程(S3-2)。当氢入口门打开时(S3-3)，用于 燃料电池车的启动限制方法可以执行限制燃料电池车的启动的进程(即，防止车辆启动或当车辆仍在运行时停止运行车辆)(S3-4)。
在限制燃料电池车的启动后，用于燃料电池车的启动限制方法可以使得氢通过氢入口而注入(S3-5)。然而，当燃料门传感器发生故障时，用于燃料电池车的启动限制方法可以进行检查用于测量燃料电池车的储氢罐的压力的压力传感器是否发生故障的进程(S3-6)。
当压力传感器正常操作时，用于燃料电池车的启动限制方法可以执行使用压力传感器来感测燃料电池车的储氢罐的压力是否在增加的进程(S3-8)。在该进程中，当燃料电池车的储氢罐的内部压力在增加时，意味着氢正被注入。因此，用于燃料电池车的启动限制方法可以执行限制燃料电池车的启动的进程(S3-4)。
当燃料电池车辆的氢入口的门传感器发生故障并且压力传感器也发生故障时，用于燃料电池车的启动限制方法可以执行使用温度传感器测量燃料电池车的储氢罐的温度的进程(S3-9)。在该进程中，当由温度传感器测量的温度变化迅速增加时(即，在至少2秒的过程中高于30℃)，用于燃料电池车的启动限制方法可以执行限制燃料电池车的启动的进程(S3-4)。
因此，在根据本公开的实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法中，由于可以使用除感测燃料门的打开/关闭的传感器外的压力传感器和/或温度传感器来检查氢是否正被注入到车辆中以限制车辆的启动，即使当门传感器由于燃料门的反复打开/关闭而发生故障时，也可以防止车辆在氢的装入期间的意外启动。
图4和图5是示出根据本公开的实施方式的在用于燃料电池车的启动限制方法中通过仪表板显示的燃料电池车的状态的视图。
在图4中，用于燃料电池车的启动限制方法可以在仪表板上显示语句“关闭燃料门”以通知驾驶员燃料电池车的氢入口的门被打开。在该状态下，当车辆的速度小于约2km/h时，用于燃料电池车的启动限制方法可以停止运行燃料电池车。
在图5中，当储氢罐的压力迅速增加时，用于燃料电池车的启动限制方法可以在仪表板上显示警告消息“检查氢系统”。换言之，这意味着即使门未被打开，燃料电池车的储氢罐的压力仍被感测为在增加。 这可以表明门传感器发生故障。因此，用于燃料电池车的启动限制方法可以对驾驶员通知该警告消息，并且可以执行限制车辆的启动的进程。
如上所述，根据本公开的实施方式的用于燃料电池车的启动限制方法可以通过使用其他传感器来感测氢的装入，以限制燃料电池车的启动，即使当燃料电池车的门传感器不运行时。因此，可以显著地改善燃料电池车的安全性。
本发明已经参考其示例性实施方式进行了详述。但是，本领域技术人员将会意识到，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以在这些实施方式中做出改变，本发明的范围在所附权利要求及其等同物中限定。